全 文 ：香草兰(Vanilla planifolia Andrews)又名香荚兰、
香子兰、 香果兰， 属兰科(Orchidaceae)香子兰属多
年生热带藤本植物。 香草兰是世界食品、 饮料、 化
妆和香烟行业最重要和芳香的原料成分 [1]。 香草兰
也是兰科家族中唯一生产用以作为商业上重要的风
味原料。 充分生长和成熟的香草兰豆荚被称为香草
兰豆， 鲜豆荚仅有青草香。 香草兰传统发酵生香过
程包括杀青、 发酵、 干燥、 陈化生香， 最终形成组
分复杂的香气， 包括烷烃、 醇类、 醛酮类、 酯类、
酚类、 酸类， 少量苯、 醚类等[2-3]。 如图 1 所示， 香
草兰发酵过程产生的主要香气成分是香兰素、 香兰
酸、 对羟基苯甲醛和对羟基苯甲酸 [2]。 最近研究表
热带作物学报 2015， 36（12）： 2269-2275
Chinese Journal of Tropical Crops
收稿日期 2015-04-21 修回日期 2015-06-03
基金项目 中央级基本科研业务费（No. 1630052014012）； 国家科技支撑计划项目（No. 2012BAD36B03）。
作者简介 张彦军（1982年—）， 男， 助理研究员， 博士； 研究方向： 功能性食品。 *通讯作者（Corresponding author）： 谭乐和（TAN Lehe），
E-mail： tlh3687@163.com。
冷冻-溶解联合外源酶处理香草兰鲜豆荚
对香气成分的影响研究
张彦军 1，2， 徐 飞 1，2， 贺书珍 1，2， 谭乐和 1，2*
1 中国热带农业科学院香料饮料研究所， 海南万宁 571533
2 国家重要热带作物工程技术研究中心， 海南万宁 571533
摘 要 香草兰是兰科多年生藤本攀缘植物， 经过发酵后散发出多种芳香成分成为重要的风味原料。 然而， 传
统发酵生香时间长， 香气成分转化率低。 本试验考察冷冻-溶解联合不同外源酶处理对香草兰鲜豆荚主要香气成
分的影响。 结果表明： 外源酶不仅可以提高香兰素的含量， 还可提高其前体物质-葡糖香草醛的转化率。 在此基
础上， 对比空白样品， 所有冷冻-溶解联合外源酶处理后的香草兰中香兰素、 对羟基苯甲醛、 对羟基苯甲酸和香
兰酸含量均显著增加， 经过纤维素酶-果胶酶-β 葡萄糖苷酶处理后的香兰素、 对羟基苯甲醛、 对羟基苯甲酸和
香兰酸含量最高为 5.660％、 0.089％、 0.069％和 0.101％； 相比于传统发酵和普通外源酶处理， 所有冷冻-溶解
联合外源酶处理香草兰鲜豆荚均显著增加香兰素含量（p<0.05）， 而纤维素酶-果胶酶-β 葡萄糖苷酶、 果胶酶-β
葡萄糖苷酶、 纤维素酶-β 葡萄糖苷酶、 纤维素酶-果胶酶、 果胶酶显著增加对羟基苯甲醛、 对羟基苯甲酸和香
兰酸含量（p<0.05）。
关键词 香草兰； 冷冻-溶解； 外源酶； 主要香气成分
中图分类号 TS255.2 文献标识码 A
The Effect of Freezing-thawing Combined with Different Exogenous
Enzymes on Main Aroma Components of Fresh Vanilla Pods
ZHANG Yanjun1,2, XU Fei1,2, HE Shuzhen1,2, TAN Lehe1,2*
1 Spice and Beverage Research Institute, CATAS, Wanning, Hainan 571533, China
2 National Center of Important Tropical Crops Engineering and Technology Research, Wanning, Hainan 571533, China
Abstract Vanilla which belongs to Orchidaceae is a perennial vine plant. A variety of aromatic components would
be produced after fermentation. The traditional curing process of vanilla led to long fermentation time and low conversion
rate of the aroma components. This study investigated the effect of freezing-thawing combined with different exogenous
enzymes on main aroma components of fresh vanilla pods. Results showed that exogenous enzymes could not only
improve the content of vanillin， it also could improve the conversion rate of its precursor substances (glucovanillin).
In addition, compared to blank samples, all the samples showed significant increase of vanillin， p-hydroxybenzaldehyde,
p-hydroxybenzoic acid and vanillic acid after freezing-thawing combined with different exogenous enzymes treatme,
in which it showed the highest content of vanillin, p-hydroxybenzaldehyde, p-hydroxybenzoic acid and vanillic acid
with 5.660%, 0.089%, 0.069% and 0.089% after cellulose-pectinase-β-glycosidase treatment. Compared with the
traditional fermentation and exogenous enzyme treatments, all the samples showed significant increase of vanillin
(p<0.05). However, only the samples showed significant increase of p-hydroxybenzaldehyde, p-hydroxybenzoic acid
and vanillic acid after freezing-thawing combined with cellulose-pectinase-β-glycosidase, pectinase-β-glycosidase,
cellulose-β-glycosidase, cellulose-pectinase, pectinase treatments (p<0.05).
Key words Vanilla; Freezing-thawing; Exogenous enzyme; Main aroma components
doi 10.3969/j.issn.1000-2561.2015.12.026
第 36 卷热 带 作 物 学 报
明， 香草兰鲜豆荚中主要香气成分糖苷干基含量在
15％~20％之间， 然而传统发酵生香转化率低为
2％~3％[3-4]。
目前香草兰传统发酵生香技术比较成熟， 但发
酵时间长， 主要香气成分转化率低。 外源酶处理发
酵香草兰豆荚或鲜豆荚的报道较多， 但都集中在提
高香兰素含量的研究 。 Odoux[3]、 Ansaldi [5]研究表
明， 通过冷冻和融化处理破坏细胞壁完整性， 提高
香草兰中香兰素的含量。 Mane、 Zucca[6]研究表明，
外源添加果胶酶和 β-葡萄糖苷酶处理发酵好的香
草兰豆荚可以显著提高香兰素含量。 Gu 等[7]考察纤
维素酶添加量、 温度和加热时间对提取香草兰中香
兰素的影响， 结果表明在优化条件下香兰素提取率
达到 7.62 mg/g。 Brunerie[8]考察外源添加纤维素酶、
果胶酶和 β-葡萄糖苷酶可以显著提高香兰素含量。
Ovando 等[9]采用纤维素酶预处理香草兰鲜豆荚增加
香兰素释放速度。 Ruiz-Terán 等 [10]使用戊聚糖复合
酶和纤维素酶两步法将香草兰中香兰素含量提高了
3.13 倍。 Waliszewski 等[11]采用 3 种纤维素酶制剂预
处理的香草兰切段豆荚香兰素含量增加 2倍。 Naidu
等[12]采用茶叶酶或者戊聚糖复合酶辅助提取香草兰
鲜豆荚中的香兰素 ， 含量高达 4.2％ 。 Perera 和
Owen[13]表明联合机械和冷冻处理后外源添加果胶
酶、 纤维素酶和 β-葡萄糖苷酶可以使香兰素含量
达到 7％。 虽然国内外预处理或外源添加酶对香草
兰提取香兰素的影响研究报道较多， 但未见外源酶
处理香草兰鲜豆荚对除香兰素之外的主要香气成分
影响的报道。
本课题组前期发现外源添加纤维素酶和果胶
酶处理香草兰鲜豆荚可以大大提高香兰素的提取
率[14-15]， 在此基础上， 本试验拟通过外源酶法处理
（果胶酶、 纤维素酶、 β-葡萄糖苷酶、 戊聚糖酶和
复合酶）香草兰鲜豆荚， 对比单独添加外源酶和复
合酶的差异性， 以便在保证成本的基础上寻求主要
香气成分含量最高的香草兰提取工艺， 为香草兰的
深加工、 品质控制提供借鉴和参考。
1 材料与方法
1.1 材料
1.1.1 供试植物及药品 成熟伴有底部微微发黄
无开裂的香草兰豆荚 2014年 11月采自兴隆热带植物
园； 香兰素、 香兰酸、 对羟基苯甲醛和对羟基苯甲酸
标准品购买于 Sigma公司； 纤维素酶（15 000 U/g）购
买于国药集团化学试剂有限公司； 果胶酶（30 000 U/g）
购于阿拉丁试剂公司； β-葡萄糖苷酶（9 300 U/g）
购于 sigma 公司； 戊聚糖复合酶（100 FBG/g）购于
诺维信酶制剂公司； 无水乙醇、 冰醋酸 （均为分析
纯）购于天津天大化工实验厂。
1.1.2 仪器与设备 150HL250HL 恒温恒湿干燥
箱（上海一恒科学仪器公司）； RT5高效多点加热磁
力搅拌器（德国 IKA 公司）； Agilent1260 型高效液
相色谱仪（美国 Agilent 公司）； Milli-Q 超纯水器
（美国 Millipore 公司）； KQ-600B 型超声波清洗器
（昆山市超声仪器有限公司）； 索式抽提器（蜀牛玻
璃仪器公司）。
1.2 方法
1.2.1 水分测定 采用 GB/T 5009.3-2003 测定。
1.2.2 传统发酵法 根据 Dignum 等 [2]方法进行部
分修改， 500 g 一级香草兰鲜豆荚首先于 70 ℃杀青
1.5 min， 于恒温恒湿箱保持相对湿度为 95％， 温
度为 60 ℃发汗 3 h， 50 ℃发汗 3 h， 45 ℃发汗 3 h，
40 ℃发汗 18 h， 干燥粉碎备用， 经测定香草兰鲜
豆荚和发酵好的豆荚水分含量分别为 86.19％和
15.20％。 粉碎的香草兰粉末根据 Zhang 等[15]的方法
进行索式提取， 提取的溶液上高效液相检测葡糖香
草醛、 香兰素、 对羟基苯甲醛、 对羟基苯甲酸和香
兰酸。
1.2.3 冷冻-溶解处理 冷冻-溶解处理方法根据
Perera 等[13]的方法做适当修改， 选取新鲜的一级香
草兰豆荚每 5 根真空包装成一袋， 置于超低温冰
箱-40 ℃处理 24 h， 于 37 ℃溶解， 经处理后的豆
荚称为冷冻-溶解豆荚。
1.2.4 外源酶处理法 参照莫丽梅等[14]、 Zhang 等[15]
图 1 香草兰主要香气成分
Fig. 1 Major flavor constituents of vanilla
O HO
OH
Vanillin Vanillic acid
p -Hydroxybenzaldehyde
（pHB）
p-Hydroxybenzoic acid
（pHB acid）
O
O
O
HOO
OH
OH
O
OH
2270- -
第 12 期
的方法并作部分修改， 准确称取一级香草兰鲜豆荚
和冷冻-溶解香草兰豆荚各 200.0 g， 按重量比 1 ∶ 1
加入水打浆， 打浆后香草液 pH 为 5.4， 平均分成
20 份， 每份 20 g， 在指定温度下分别加入纤维素
酶、 果胶酶、 β 葡萄糖苷酶、 戊聚糖复合酶和单酶
组成的复合酶， 另取一份 20 g 香草兰浆液同样条
件不加酶作为空白对照， 酶解 8 h 后， 于沸水浴中
保温 10 min灭酶。 滤液冷却后加入无水乙醇， 使无
水乙醇的体积分数为 47.5％， 室温下醇提 30 min，
过滤， 定容得到香兰素浸提液， 样品待上高效液相
检测计算葡糖香草醛、 香兰素、 对羟基苯甲醛、 对
羟基苯甲酸和香兰酸含量。
1.2.5 不同处理香草兰豆荚中主要香气成分测定
根据 Naidu[12]的方法略作修改， 主要香气的检
测采用安捷伦 1260高效液相色谱法， 仪器配备反相
色谱柱 Agilent ZORBAX XDB-C18（5 μm， 4.6 mm×
150 mm）， 柱温设定为 30 ℃； 流动相乙腈与水按
照体积比设定为 10 ∶ 90， 流速设定为 1.0 mL/min；
所有标准品配成浓度分别为 20、 40、 60、 80、 100
和 120 μg/mL的溶液， 设定进样量为 5 μL， 每个样
品进样 3 次， 紫外检测波长设定为 280 nm， 灵敏
度为 0.01AUFS。 样品在上机分析之前要过 0.45 μm
膜。 以色谱峰的峰面积积分与对应标准品浓度作图
绘制标准曲线， 根据标准曲线计算不同处理香草兰
豆荚中主要香气成分含量， 含量统一以干基含量
（％）表示。
1.3 数据分析
采用 SPSS 12.0.1 计算每组数据的平均值、 标
准偏差和显著性差异， 显著性差异设定置信区间为
95％（最小显著性差异的方法， p＜0.05）， 所有试验
结果均重复 3次。
2 结果与分析
2.1 外源酶处理对香草兰鲜豆荚主要香气成分的
影响
2.1.1 葡糖香草醛和香兰素 如图 2 所示， 新鲜
香草兰鲜豆荚中香兰素前体物质-葡糖香草醛含量
为 11.38％， 而香兰素含量为 0.21％。 所有外源酶
处理后的香草兰中香兰素含量均显著增加， 经过纤
维素酶-果胶酶-β葡萄糖苷酶处理后的香兰素含量
最高为 4.68％。 香兰素含量由高到低分别是纤维素
酶-β葡萄糖苷酶、 纤维素酶-戊聚糖复合酶、 果胶
酶-β 葡萄糖苷酶、 β 葡萄糖苷酶、 纤维素酶-果胶
酶、 戊聚糖复合酶、 纤维素酶、 果胶酶处理， 对应
香 兰 素 含 量 分 别 为 3.78％ 、 3.59％ 、 3.34％ 、
3.21％、 3.05％、 2.36％、 2.26％、 1.68％， 对应前
A 为香草兰鲜豆荚， B 为纤维素酶， C 为果胶酶， D 为 β-葡萄糖苷酶， E 为戊聚糖复合酶， F 为纤维素酶-果胶酶， G 为纤维素酶-β-
葡萄糖苷酶， H为果胶酶-β-葡萄糖苷酶， I 为纤维素酶-果胶酶-β 葡萄糖苷酶， J 为纤维素酶-戊聚糖复合酶， K 为传统发酵； 图中同一物
质含量相同字母代表在 p＜0.05 水平无显著性差异。
A， fresh vanilla; B， cellulose; C， pectinase； D， β-glycosidase; E，viscozyme; F， cellulose-pectinase; G， cellulose-β-glycosidase; H， pecti-
nase-β-glycosidase; I， cellulose-pectinase-β-glycosidase; J， cellulose-viscozyme; K， traditional curing pods (Values followed by the same letter in
the same column are not significantly different， p<0.05).
图 2 不同外源酶处理香草兰葡糖香草醛和香兰素含量的影响
Fig. 2 The influence of exotic enzyme on the glucovanillin and vanillin content of green vanilla bean
不同外源酶处理
A B C D E F G H I J K
含
量
/％
葡糖香草醛
香兰素
12
10
8
6
4
2
0
张彦军等： 冷冻-溶解联合外源酶处理香草兰鲜豆荚对香气成分的影响研究 2271- -
第 36 卷热 带 作 物 学 报
A 为纤维素酶， B 为果胶酶， C 为 β-葡萄糖苷酶， D 为戊聚糖复合酶， E 为纤维素酶-果胶酶， F 为纤维素酶-β-葡萄糖苷酶， G 为果
胶酶-β-葡萄糖苷酶， H 为纤维素酶-果胶酶-β 葡萄糖苷酶， I 为纤维素酶-戊聚糖复合酶， J 为传统发酵， 图中同一物质含量相同字母代表
在 p＜0.05 水平无显著性差异。
A， cellulose; B， pectinase; C， β-glycosidase； D， viscozyme; E， cellulose-pectinase; F， cellulose-β-glycosidase; G， pectinase-β-glycosidase;
H， cellulose-pectinase-β-glycosidase; I， cellulose-viscozyme; J， traditional curing pods (Values followed by the same letter in the same column are
not significantly different， p<0.05).
图 3 不同外源酶处理对香草兰对羟基苯甲醛、对羟基苯甲酸和香兰素含量的影响
Fig. 3 The influence of exotic enzyme on the p-hydroxybenzaldehyde，p-hydroxybenzoic acid and
vanillic acid content of green vanilla bean
不同外源酶处理
A B C D E F G H I J
0.08
0.07
0.06
0.05
0.04
0.03
0.02
0.01
0.00
含
量
/％
对羟基苯甲醛
对羟基苯甲酸
香兰酸
体物质-葡糖香草醛含量分别为 4.01％、 4.34％、
4.92％、 5.19％、 5.52％、 6.94％、 7.15％、 8.35％。
相比于传统发酵所得香兰素含量 1.98％， 除了果胶
酶处理之外， 其他外源酶处理均增加香兰素含量。
传统发酵和鲜豆荚香兰素转化率分别为 35％和
4％， 纤维素酶-果胶酶-β葡萄糖苷酶、 纤维素酶-
β葡萄糖苷酶、 纤维素酶-戊聚糖复合酶、 果胶酶-
β 葡萄糖苷酶、 β 葡萄糖苷酶、 纤维素酶-果胶酶、
戊聚糖复合酶、 纤维素酶、 果胶酶处理后香兰素转化
率分别为 71％、 66％、 63％、 58％、 56％、 53％、
41％、 39％、 29％。 相比较于传统发酵生香， 外源酶
纤维素酶-果胶酶-β-葡萄糖苷酶、 纤维素酶-β-葡
萄糖苷酶、 纤维素酶-戊聚糖复合酶、 果胶酶-β-葡
萄糖苷酶、 β-葡萄糖苷酶、 纤维素酶-果胶酶、 戊
聚糖复合酶、 纤维素酶增加香兰素转化率分别为
36％、 31％、 28％、 23％、 21％、 18％、 6％、 4％。
2.1.2 对羟基苯甲醛、 对羟基苯甲酸和香兰酸
如图 3 所示， 新鲜香草兰豆荚中对羟基苯甲
醛、 对羟基苯甲酸和香兰酸含量太少未检出。 传统
发酵香草兰豆荚对羟基苯甲醛、 对羟基苯甲酸和香
兰酸含量分别为 0.022％、 0.023％和 0.050％。 经
纤维素酶-果胶酶-β 葡萄糖苷酶、 纤维素酶-β-葡
萄糖苷酶、 纤维素酶-戊聚糖复合酶、 果胶酶-β-
葡萄糖苷酶、 纤维素酶-果胶酶、 β-葡萄糖苷酶、
戊聚糖复合酶、 纤维素酶、 果胶酶处理后对羟基苯
甲醛、 对羟基苯甲酸和香兰酸含量分别为 0.049％、
0.041％和 0.072％， 0.041％、 0.037％和 0.067％，
0.038％、 0.034％和 0.066％， 0.036％、 0.031％和
0.051％， 0.031％ 、 0.029％和 0.060％ ， 0.029％ 、
0.026％和 0.054％， 0.023％、 0.025％和 0.056％，
0.027％、 0.024％和 0.053％， 0.024％、 0.016％和
0.058％。 相比于传统发酵， 除果胶酶处理后的香
草兰豆荚中对羟基苯甲酸含量降低外， 其他经过外
源酶处理后香草兰豆荚对羟基苯甲醛、 对羟基苯甲
酸和香兰酸含量均有不同程度增加， 其中经过纤维
素酶-果胶酶-β 葡萄糖苷酶处理后对羟基苯甲醛、
对羟基苯甲酸和香兰酸含量增加最显著（0.027％、
0.018％和 0.022％， p<0.05）。
2.2 冷冻-溶解联合外源酶处理对香草兰鲜豆荚主
要香气成分的影响
2.2.1 葡糖香草醛和香兰素 如图 4 所示， 新鲜
香草兰鲜豆荚中香兰素前体物质-葡糖香草醛含量
为 11.38％， 而香兰素含量为 0.21％， 经过冷冻-
溶解处理后葡糖香草醛含量为 10.21％， 而香兰素
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第 12 期
A 为香草兰鲜豆荚， B 为冷冻-溶解豆荚， C 冷冻-溶解后的空白对照， D 为纤维素酶， E 为果胶酶， F 为 β-葡萄糖苷酶， G 为戊聚糖复
合酶， H 为纤维素酶-果胶酶， I 为纤维素酶-β-葡萄糖苷酶， J 为果胶酶-β-葡萄糖苷酶， K 为纤维素酶-果胶酶-β 葡萄糖苷酶， L 为纤维
素酶-戊聚糖复合酶， M 为传统发酵， 图中同一物质含量相同字母代表在 p＜0.05 水平无显著性差异。
A， fresh vanilla; B， freezing-thawing pods; C， control; D， cellulose; E， pectinase; F， β-glycosidase; G， viscozyme; H， cellulose-pectinase; I，
cellulose-β-glycosidase; J， pectinase-β-glycosidase; K， cellulose-pectinase-β-glycosidase; L， cellulose-viscozyme; M， traditional curing pods(Val-
ues followed by the same letter in the same column are not significantly different， p<0.05).
图 4 冷冻溶解联合外源酶处理香草兰葡糖香草醛和香兰素含量的影响
Fig. 4 The influence of freezing-thawing coupled with exotic enzyme on the glucovanillin
and vanillin content of green vanilla bean
冷冻-溶解联合不同外源酶处理
A B C D E F G H I J K L M
含
量
/％
12
10
8
6
4
2
0
葡糖香草醛
香兰素
含量为 0.67％ 。 空白对照葡糖香草醛含量为
9.79％， 而香兰素含量为 0.98％。 对比空白样品，
所有冷冻-溶解联合外源酶处理后的香草兰中香兰
素含量均显著增加， 经过纤维素酶-果胶酶-β 葡萄
糖苷酶处理后的香兰素含量最高为 5.66％。 香兰素
含量由高到低分别是果胶酶-β 葡萄糖苷酶、 纤维
素酶-β-葡萄糖苷酶、 纤维素酶-果胶酶、 果胶酶、
β-葡萄糖苷酶、 纤维素酶-戊聚糖复合酶、 戊聚糖
复合酶、 纤维素酶处理， 对应香兰素含量分别为
5.42％、 5.11％、 5.01％、 4.96％、 4.61％、 3.98％、
3.22％、 2.98％， 对应前体物质-葡糖香草醛含量
分别为 0.62％、 1.26％、 1.47％、 1.57％、 2.27％、
3.59％、 5.17％、 5.66％。 相比于传统发酵所得香
兰素含量 1.98％， 所有冷冻-溶解联合外源酶处理
香草兰鲜豆荚均显著增加香兰素含量（p<0.05）。 传
统发酵和空白组香兰素转化率分别为 35％和 17％，
纤维素酶-果胶酶-β-葡萄糖苷酶、 果胶酶-β-葡萄
糖苷酶、 纤维素酶-β葡萄糖苷酶、 纤维素酶-果胶
酶、 果胶酶、 β-葡萄糖苷酶、 纤维素酶-戊聚糖复
合酶、 戊聚糖复合酶、 纤维素酶处理后香兰素转化
率分别为 98％、 94％、 89％、 87％、 86％、 81％、
70％、 56％、 52％。 相比较于传统发酵生香， 冷
冻-溶解联合外源纤维素酶-果胶酶-β-葡萄糖苷
酶、 果胶酶-β-葡萄糖苷酶、 纤维素酶-β-葡萄糖
苷酶、 纤维素酶-果胶酶、 果胶酶、 β-葡萄糖苷酶、
纤维素酶-戊聚糖复合酶、 戊聚糖复合酶、 纤维素
酶增加香兰素转化率分别为 63％、 59％、 54％、
52％、 51％、 46％、 35％、 21％、 17％。
如图 4 所示， 对比未经过冷冻-溶解的外源酶
处理， 经过冷冻-溶解联合外源纤维素酶-果胶酶-
β-葡萄糖苷酶、 果胶酶-β-葡萄糖苷酶、 纤维素
酶-β-葡萄糖苷酶、 纤维素酶-果胶酶、 果胶酶、
β-葡萄糖苷酶、 纤维素酶-戊聚糖复合酶、 戊聚糖
复合酶 、 纤维素酶处理增加香兰素含量分别为
2.93％、 2.08、 1.96％、 1.75％、 1.33％、 1.26％ 、
0.98％、 0.72％、 0.39％， 香兰素转化率分别提高
52％、 46％ 、 34％ 、 30％ 、 23％ 、 17％ 、 15％ 、
13％、 7％。
2.2.2 对羟基苯甲醛、 对羟基苯甲酸和香兰酸
如图 5 所示， 新鲜香草兰豆荚中对羟基苯甲
醛、 对羟基苯甲酸和香兰酸含量太少未检出。 传统
发酵香草兰豆荚和空白对照组对羟基苯甲醛、 对羟
基苯甲酸和香兰酸含量分别为 0.022％、 0.023％和
0.050％， 0.024％、 0.011％和 0.038％。 经冷冻-溶
解联合外源纤维素酶-果胶酶-β-葡萄糖苷酶、 果
胶酶-β-葡萄糖苷酶、 纤维素酶-β-葡萄糖苷酶、
张彦军等： 冷冻-溶解联合外源酶处理香草兰鲜豆荚对香气成分的影响研究 2273- -
第 36 卷热 带 作 物 学 报
A 为冷冻溶解后的空白对照， B 为纤维素酶， C 为果胶酶， D 为 β-葡萄糖苷酶， E 为戊聚糖复合酶， F 为纤维素酶-果胶酶， G 为纤维
素酶-β-葡萄糖苷酶， H 为果胶酶-β-葡萄糖苷酶， I 为纤维素酶-果胶酶-β 葡萄糖苷酶 J 为纤维素酶-戊聚糖复合酶， K 为传统发酵， 图中
同一物质含量相同字母代表在 p＜0.05 水平无显著性差异。
A， control; B， cellulose; C， pectinase; D， β-glycosidase; E， viscozyme; F， cellulose-pectinase; G， cellulose-β-glycosidase; H， pectinase-β-
glycosidase; I， cellulose-pectinase-β-glycosidase; J， cellulose-viscozyme; K，traditional curing pods (Values followed by the same letter in the same
column are not significantly different， p<0.05).
图 5 冷冻溶解联合外源酶处理香草兰对羟基苯甲醛、对羟基苯甲酸和香兰素含量的影响
Fig. 5 The influence of freezing-thawing coupled with exotic enzyme on the p-hydroxybenzaldehyde，p-hydroxybenzoic
acid and vanillic acid content of green vanilla bean
冷冻-溶解联合不同外源酶处理
对羟基苯甲醛
对羟基苯甲酸
香兰酸
含
量
/％
A B C D E F G H I J K
0.12
0.10
0.08
0.06
0.04
0.02
0.00
纤维素酶-果胶酶、 果胶酶、 β-葡萄糖苷酶、 纤维
素酶-戊聚糖复合酶、 戊聚糖复合酶、 纤维素酶处
理后对羟基苯甲醛 、 对羟基苯甲酸和香兰酸含
量分别为 0.089％、 0.069％和 0.101％， 0.053％、
0.042％和 0.083％， 0.076％、 0.046％和 0.072％，
0.039％、 0.039％和 0.067％， 0.046％、 0.034％和
0.068％ ， 0.048％、 0.025％和 0.059％ ， 0.041％ 、
0.042％和 0.064％， 0.029％、 0.032％和 0.061％，
0.030％、 0.027％和 0.056％。 相比于传统发酵， 经
过冷冻-溶解联合外源酶处理后香草兰豆荚对羟基
苯甲醛、 对羟基苯甲酸和香兰酸含量均增加， 其中
经过纤维素酶-果胶酶-β-葡萄糖苷酶处理后对羟
基苯甲醛、 对羟基苯甲酸和香兰酸含量增加最显著
（0.067％、 0.046％和 0.051％， p<0.05）。
如图 5 所示， 与未经过冷冻-溶解的外源酶处
理相比， 冷冻-溶解联合外源纤维素酶-戊聚糖复
合酶、 戊聚糖复合酶和纤维素酶对香草兰中对羟基
苯甲醛、 对羟基苯甲酸和香兰酸含量无显著性影
响， 然而纤维素酶-果胶酶-β 葡萄糖苷酶、 果胶
酶-β-葡萄糖苷酶、 纤维素酶-β-葡萄糖苷酶、 纤
维素酶-果胶酶、 果胶酶均显著增加对羟基苯甲
醛、 对羟基苯甲酸和香兰酸含量（p<0.05）， 增加量
分 别 为 0.04％ 、 0.028％和 0.029％ ， 0.018％ 、
0.011％和 0.032％， 0.035％、 0.009％和 0.005％，
0.008％、 0.010％和 0.007％， 0.017％、 0.008％和
0.014％。 β-葡萄糖苷酶对对羟基苯甲酸含量影响
显著（p<0.05）， 含量增加 0.009％， 而对对羟基苯
甲醛和香兰酸含量无显著影响。
3 讨论与结论
据Odoux[4]报道， 香草兰鲜豆荚中香气成分主
要以糖苷类底物存在， 其中最重要的香气成分就是香
兰素， 是由前体物质-葡糖香草醛经过发酵过程中内
源 β-葡萄糖苷酶水解产生。 另据 Ranadive[16]报道，
除了对香草兰风味起重要作用的香兰素， 还存在对羟
基苯甲醛、 对羟基苯甲酸， 它们均以葡糖甙的形式存
在， 香草兰中这 4种成分被称之为主要香气成分。
由本试验的结果可知， 相比于传统发酵方法，
外源纤维素酶-果胶酶-β-葡萄糖苷酶、 纤维素酶-
β-葡萄糖苷酶、 纤维素酶-戊聚糖复合酶、 果胶
酶-β-葡萄糖苷酶、 β-葡萄糖苷酶、 纤维素酶-果
胶酶、 戊聚糖复合酶、 纤维素酶处理香草兰鲜豆荚
均可显著增加香兰素含量。 Ruiz-Terán 等[10]研究表
明采用戊聚糖复合酶和纤维素酶处理香草兰鲜豆荚
分别得到 2.45％和 2.70％的香兰素， 此结果与本文
2274- -
第 12 期
所得的 2.36％和 2.26％相似。 Perera 和 Owen[13]研
究表明采用果胶酶、 纤维素酶、 β-葡萄糖苷酶和
果胶酶-纤维素酶-β-葡萄糖苷酶处理香草兰鲜豆
荚分别得到 1.4％、 3.7％、 4％和 7％的香兰素。 本
试验中果胶酶、 纤维素酶、 β-葡萄糖苷酶处理香
草兰鲜豆荚香兰素含量分别为 1.68％ 、 2.26、
3.21％。 与 Ruiz-Terán 等[10]的结果差异是由于采用
了不同地方的香草兰豆荚， 除产地之外， 栽培的气
候和栽培条件也可能对香兰素含量产生影响 。
Naidu 等 [12]采用戊聚糖复合酶辅助提取香草兰鲜豆
荚中的香兰素， 含量为 2.59％， 与本试验的戊聚糖
复合酶处理所得结果相似。
在外源酶基础上， 本文采用冷冻-溶解联合外
源酶处理香草兰鲜豆荚， 结果表明冷冻-溶解联合
外源酶处理香草兰鲜豆荚可以显著提高香兰素转化
率和香兰素含量， 也可以显著提高对羟基苯甲醛、
对羟基苯甲酸和香兰酸含量。 这可能是由于新鲜香
草兰豆荚的细胞是完整的， 普通的外源酶因果胶和
纤维素等物质的隔离不能完全与底物接触， 经过冷
冻处理会破坏细胞壁， 在果胶酶、 纤维素酶水解果
胶和纤维素使得 β-葡萄糖苷酶与底物可以充分接
触从而提高香兰素的含量。 Perera 和 Owen[13]表明
冷冻-溶解联合果胶酶-纤维素酶-β-葡萄糖苷酶处
理香草兰鲜豆荚得到 7％的香兰素。 而本试验冷
冻-溶解联合果胶酶-纤维素酶-β-葡萄糖苷酶处理
香草兰鲜豆荚得到 5.66％的香兰素。 结果的不同是
由于采用的是汤加的豆荚， 含有超过 15％的葡糖
香草醛， 经过全部转化可产生超过 7.2％的香兰素，
而本试验采用的豆荚是海南产， 含有 11.8％的葡糖
香草醛， 经过全部转化可产生 5.72％的香兰素 。
Naidu 等[12]采用茶叶酶辅助提取香草兰鲜豆荚中的
香兰素， 含量为 4.2％， 与本试验采用纤维素酶-
果胶酶-β-葡萄糖苷酶处理所得结果相似。 Odoux
等[4]表明通过冷冻-融化联合内源 β-葡萄糖苷酶处
理破坏细胞壁完整性， 得到 2.3％的香兰素含量。
Waliszewski 等[11]采用 3 种纤维素酶制剂预处理的香
草兰切段豆荚得到的香兰素含量。 Ranadive[16]表明
香草兰鲜豆荚杀青后外源添加 β-葡萄糖苷酶提高
对羟基苯甲醛 、 对羟基苯甲酸和香兰酸含量
（22.5‰、 2.8‰、 8.9‰）。 与 Ranadive[16]结果相比，
本试验采用冷冻-溶解联合外源酶处理得到的对羟
基苯甲醛、 对羟基苯甲酸和香兰酸含量更高。 这可
能由于瞬时微波杀青虽然会破坏细胞完整性， 但是
没有本实验中采用冷冻-溶解破坏香草兰细胞数量
多， 虽然添加 β-葡萄糖苷酶， 但由于部分细胞未
被破坏， 加上即使细胞壁被破坏， 仍然有果胶和纤
维素等物质隔离 β-葡萄糖苷酶和底物， 而本实验
中添加果胶酶、 纤维素酶或其混合处理会显著增加
对羟基苯甲醛、 对羟基苯甲酸和香兰酸含量。
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责任编辑： 叶庆亮
张彦军等： 冷冻-溶解联合外源酶处理香草兰鲜豆荚对香气成分的影响研究 2275- -